Торонто 2015 г. - Панамериканские и Парапанамериканские игры Точка зрения Министерства по проблемам окружающей среды и изменения климата Канады

Magazine Article
21 Марта 2016

Министерство по проблемам окружающей среды и изменения климата Канады (МОСИКК)

Панамериканские и парапанамериканские игры являются региональным международным летним спортивным мероприятием, проводимым в год, пред­шествующий летним Олимпийским и Паралимпийским играм. В ноябре 2009 г. Панамериканская спортивная организация выбрала Канаду для проведения Игр 2015. Около 11 000 спортсменов, обслуживающего персонала и судей из 41 страны приняли участие в Панамериканских и Парапанамериканских играх в Торонто в 2015 г. (далее - Игры в Торонто). Игры проводились в Большом Торонто на юге провинции Онтарио с 10 по 26 июля и с 7 по 15 августа 2015 г.

На Министерство по проблемам окружающей среды и изменения климата Канады (ранее называвшееся Министерством охраны окружающей среды Канады) была возложена задача поддержать Игры путем расши­ренного мониторинга погоды, а также предупреждений, наблюдений и информационных сообщений относи­тельно погоды в местах проведения соревнований для обеспечения безопасности и защиты спортсменов, обслуживающего персонала, волонтеров и зрителей. Игры позволили МОСИКК продемонстрировать свои новые разработки и технические возможности. Для выполнения возложенной на него задачи МОССИК создало сверхсовременную автоматизированную сеть мониторинга атмосферы с высоким разреше­нием, получившую название «Games МевопеМме-зомасштабная сеть для обслуживания Игр). Данные Mesonet использовались прогностическими системами и системами численного прогноза погоды, с помощью которых составлялись оповещения об опасных ситуа­циях (рекомендации, информационные сообщения и предупреждения) и прогнозы с высоким временным и пространственным разрешением.

В данной статье МОССИК отмечает свой вклад в Игры посредством информационной и прогности­ческой продукции.

Человеческий фактор

Чтобы обеспечить успешное проведение Игр, МОССИК привлекло к работе около 450 чело­век. Ключевыми задачами являлось повышение безопасности людей и эффективности принятия решений за счет:

• выпуска метеорологических предупреждений,

• прогнозирования метеорологических условий,

• обеспечения климатологической информацией,

• поддержки важных метеозависимых государ­ственных служб,

• мониторинга состояния атмосферы.

Обучение являлось критически важным подго­товительным шагом для проведения Игр. Новые процессы, такие как выпуск оповещений и прогнозов для конкретных мест в рамках существующих зон прогнозов для населения, потребовали пересмо­тра систем распространения продукции. Также необходимо было достичь нового уровня тесного взаимодействия между группами прогнозистов и группами по проведению брифингов. Группы обучались пользоваться данными наблюдений Mesonet, новыми демонстрационными приложе­ниями, полученными на основе данных Mesonet, и экспериментальной численной метеорологической продукцией высокого разрешения. Использовались инновационные технологии, включая допплеровские лидары, мобильные метеорологические станции и комплект датчиков для обеспечения трехмерного картирования всех видов молний. Для интерпрета­ции всего этого необходима подготовка. Группы по проведению брифингов, размещавшиеся в Главном оперативном центре Игр в Торонто и в Полицейском объединенном командном центре, должны были обучать внешних клиентов и/или интерпретировать для них эти данные и продукцию.

Допплеровский лидар в Hanlan's Point на заднем плане фотографии

Радиальная скорость, измеренная допплеровским лидаром, показывает резкие сдвиги ветра на высотах над поверхностью земли, - СЗ на высоте 14 м, ЮЗ на высоте 42 м и ЮЮЗ на высоте 56 м, - отмечающие прохождение озерного бриза (справа).

Климатологическая информация

Для удовлетворения предполагаемых потребностей организаторов Игр в Торонто в области климата Бюро МОСИКК по реализации проектов, связанных с Играми, разработало (уделив главное внимание местам проведения соревнований) ряд подробных климатических параметров для Онтарио, охватыва­ющих семь конкретных областей: торнадо, индекс тепла и влажности, молния и дни с грозами, экстре­мальные дождевые осадки, ветер, озерный бриз и индекс влияния качества воздуха на здоровье (ИКВЗ).

Эти климатические параметры были включены в программу учебно-практических семинаров для оперативных прогнозистов и членов групп по про­ведению брифингов. Они использовались в феде­ральной оценке риска воздействий и вероятности опасных явлений, связанных с погодой.

Наблюдения Mesonet: сеть сетей

МОСИКК создало сеть мониторинга с высоким разрешением (Mesonet), включающую 55 новых автоматизированных наземных и морских мете­орологических станций, а также дополнительные экспериментальные платформы для мониторинга. Наибольшая часть новых станций использовала технологию «компактной метеорологической стан­ции» в сочетании с солнечной энергией и модемами сотовой связи. Автономная конструкция позволяла легко устанавливать станции на временных местах, особенно там, где пространство ограничено, - в городской среде и местах проведения соревнований.

Сеть Mesonet предназначалась для осуществления мониторинга погоды в местах проведения соревно­ваний. Она обеспечивала тщательное наблюдение за бризом в южной части озера Онтарио, с которым может быть связано ухудшение погоды и высокий уровень загрязнения воздуха. Зная местонахождение озерного бриза, можно лучше понять характеристики тепла и качества воздуха, особенно в городской среде. Кроме того, она обеспечила плотное распо­ложение станций и высокочастотную ежеминутную передачу данных. Передавались стандартные мете­орологические переменные, такие как давление, скорость и направление ветра, относительная влаж­ность, температура и количество осадков, а также новый элемент, измеренный шаровым термометром (черный шар), который использовался при оценке теплового стресса для организма человека.

Два новых буя были размещены к югу от Торонтских островов на озере Онтарио. Буй AXYSWatchKeeperTM c полным комплектом метеорологического обору­дования передавал данные каждые 10 минут (при стандартной частоте один раз в час). Буй меньшего размера для направленных волн - TRIAXYSTM -обеспечивал точное измерение направленных волн. Четыре ультрафиолетовых (УФ) радиометра передавали данные ежеминутных наблюдений за воздействием солнца. Временная аэрологическая станция, размещенная на севере Торонто, ежедневно запускала четыре радиозонда. Министерство по проблемам окружающей среды и изменению кли­мата Канады впервые использовало беспилотный летательный аппарат. Он осуществлял мониторинг температуры, относительной влажности, давления, скорости и порывов ветра в самых нижних слоях атмосферы. Когда позволяли условия, датчики мете­орологического мониторинга заменялись зондирую­щими ракетами для оценки качества воздуха, которые измеряли концентрацию СО2 и общую концентрацию аэрозоля. Система картирования молний на юге Онта­рио, впервые размещенная в Канаде, обеспечивала 100-процентную эффективность обнаружения молний с очень высоким временным и пространственным разрешением - порядка нескольких десятков наносе­кунд и нескольких десятков метров соответственно.

МОСИКК использовало инициативу «Сеть сетей» для дальнейшего увеличения имеющегося объема данных наблюдений. Аэронавигационное агентство Канады (NAV CANADA), некоммерческая корпора­ция, владеющая системой гражданской авиации Канады и обсуживающая эту систему, предоставляла автоматизированные поминутные сводки с девяти своих автоматизированных и неавтоматизированных систем метеорологических наблюдений. МОСИКК также смогло использовать Игры в Торонто в каче­стве катализатора для подписания договоров о совместном использовании данных с местными и провинциальными органами власти, чтобы они могли получать доступ к данным, передаваемым с частотой менее часа с более чем 70 дополнительных платформ метеорологического мониторинга.

Карта размещения станций сети Mesonet МОСИКК

*Расположение пунктов наблюдения и картирования молний

*Место расположения Канадской сети обнаружения молний (КСОМ)
 

BriefingTeam at Toronto Games Main Operating Centre 

Управление данными

МОСИКК обеспечивало поддержку в применении процедуры сбора данных, что позволяло осущест­влять получение, обеспечение качества/контроль качества, долгосрочное хранение, отображение и повторное распределение потока поминутных данных. То же самое относилось к созданию и распределению новой прогностической продукции. Предоставление группам по проведению брифингов доступа в реальном времени к прогностической продукции для конкретных мест было сложной задачей, так как они пользовались автоматизиро­ванными рабочими местами (АРМ), предоставля­емыми внешней организацией. Для удовлетворе­ния специфических потребностей каждой группы прогнозистов и группы по проведению брифингов потребовалось создать три модифицированных версии комплексного АРМ прогнозиста.

Прогноз

Центр прогнозирования штормов провинции Онтарио (ЦПШО) работает круглосуточно 7 дней в неделю (24/7), и его штат включает около 30 мете­орологов - от трех до пяти в смену в зависимости от погодных условий. Во время Игр в Торонто штат

ЦПШО пополнился пятью метеорологами-практи­ками и метеорологами-исследователями, кроме того, три сотрудника Национальной метеорологической службы (НМС) США поочередно сменяли друг друга.

Центр начал осуществлять оперативную поддержку с предоставления специализированной метеороло­гической прогностической продукции для эстафеты огня Панамериканских игр, начавшейся в мае 2015 г. Ежедневный круглосуточный выпуск оповещений об опасных ситуациях и прогнозов для мест проведения соревнований, а также ежедневной графической продукции с ориентировочным прогнозом гроз начался 6 июля и завершился вместе с церемоний закрытия Парапанамериканских игр 15 августа.

Прогнозы выпускались три раза в день (с корректи­ровкой, как того требовали условия) и действовали в течение семи дней. Прогнозы включали состояние неба, осадки, температуру, влажность, скорость и направление ветра, и ухудшение видимости. Морские прогнозы для мест проведения парусных соревно­ваний в акватории гавани Торонто выпускались три раза в день. Прогнозы скорости и направления ветра, высоты волны, ухудшения видимости и осадков были действительны в течение пяти дней.

Как при выпуске прогнозов для мест проведения соревнований в рамках существующих зон про­гнозов для населения, так и при выпуске морских прогнозов не использовались критерии оповеще­ния об опасности, применимые для конкретных видов спорта. Оповещения выпускались в соот­ветствии с требованиями на основе существующих и утвержденных критериев МОСИКК и включали: сообщения о туманах, предупреждения о жаре и осадках, информирование и предупреждения о сильных грозах, сообщения о смоге и качестве воздуха, которые оказывают влияние на здоровье, информирование и предупреждения о торнадо, стандартные рекомендательные предупреждения о погоде, предупреждения о ветре и специальные метеорологические сообщения.

Игры в Торонто дали идеальную возможность при­вести в действие новые механизмы для предупреж­дений о жаре с учетом воздействий, разработанные в процессе многолетнего сотрудничества феде­ральных и провинциальных партнеров с органами общественного здравоохранения. Выходные данные экспериментальных систем численного прогноза погоды с разрешением 1 км и 250 м предназна­чались для повышения качества прогнозов погоды во время Игр в Торонто и поддержки применений, связанных с обслуживанием в области метеоро­логии и здравоохранения. Игры в Торонто также дали возможность продемонстрировать развитие и применение модели качества воздуха следую­щего поколения (Global Environmental Multiscale -Modelling Air quality and CHemistry (GEM-MACH)), выполнявшейся для Игр с разрешением 2,5 км.

Во время Игр в Торонто также использовались три системы моделирования волн с разрешением по горизонтали 1 км, 2,5 км и 250 м. Система детерми­нистического прогноза волн с разрешением 250 м была развернута в западной части озера Онтарио специально для поддержки Игр. Система давала суточ­ные прогнозы, используя результаты атмосферной модели городского масштаба с разрешением 250 м.

Предоставление обслуживания

Было создано несколько платформ для доведения до конечных пользователей прогностической про­дукции и данных наблюдений:

• Метеорологический портал, доступ к которому защищен паролем;

• EC Alert Me, опытный образец сервиса элек­тронной почты и веб-сервиса, специально предназначенные для руководящего персо­нала на местах проведения соревнований и специалистов по планированию Игр;

• «Киоск данных» (http://dd.weather.gc.ca);

• Прикладная программа оповещения о молниях для мобильных устройств, выпущенная канадским филиалом компании Вяйсяля (первоначально созданная для чемпионата мира по футболу среди женщин 2015 г., проходившего в Канаде с 6 июня по 5 июля под эгидой Международной федерации футбольных ассоциаций (ФИФА)).

МОСИКК проводило брифинги на французском и английском языках для Главного оперативного центра Игр в Торонто и полиции, включая интерпретацию прогностической продукции ЦПШО и данных наблю­дений этого центра для главных пользователей. Лица, проводившие брифинг, выполняли функцию единой справочной службы, к которой можно было обратиться с вопросами, касающимися прогнозов и чувствитель­ности конкретных видов спорта к погодным условиям.

При том, что основной объем важного метеороло­гического обслуживания был предоставлен силами МОСИКК, большой объем работы был выполнен совместно с партнерами. Например, Министерство по проблемам окружающей среды и изменению климата провинции Онтарио и университет Торонто провели исследование загрязнения воздуха в Канаде, связанного с транспортом, чтобы оценить полезность сети станций мониторинга качества воздуха.

Инновации, взаимное сравнение метеорологических датчиков и исследования

Оказывая поддержку Играм в Торонто, МОСИКК преследовало двойную цель. Первая состояла в том, чтобы поддерживать Игры с позиции метеорологии. Вторая заключалась в том, чтобы на основе научных исследований, разработок и технических новшеств сделать метеорологическое обслуживание еще более качественным.

Исследование взаимного сравнения автоматизи­рованных метеорологических датчиков началось в 2012 г. на стадии планирования Mesonet, чтобы оце­нить эффективность работы автоматизированных компактных метеорологических станций. Данные пяти компактных метеорологических станций, уста­новленных на испытательном полигоне Центра экс­периментальных исследований атмосферы (ЦЭИА), расположенном к северу от Торонто, сравнивались с данными находящихся там же контрольных дат­чиков. Результаты исследования использовались при принятии решений о выборе типов компактных метеорологических станций для Mesonet.

Две системы допплеровских лидаров, способных измерять скорость ветра на расстоянии до 7 км, были размещены на период Игр следующим образом: одна на пляжном участке Hanlan's Point (Центральный остров Торонто), а вторая передвижная установка в кузове грузовика-пикапа. Они способствовали более глубокому пониманию конвективных и динамических процессов, обусловливающих конвективные штормы и эволюцию фронта озерного бриза.

Во время Игр три гибридных транспортных средства, оснащенных устройствами автоматизированной передвижной системы метеорологических наблю­дений (АПСМН), были развернуты как часть сети мониторинга атмосферы с высоким разрешением. Они перемещались по маршруту между побережьем озера Онтарио в Торонто и загородной/сельской местностью к северу и западу от города. Они собирали стандартные метеорологические данные (темпера­тура, влажность, давление, скорость и направление ветра) с интервалом в 1 секунду в местах, не доступ­ных для стационарных станций, например вдоль дорог, окруженных «городскими каньонами». На этих транспортных средствах также установлены датчики качества воздуха для контроля содержания мелких твердых частиц, а на одном автомобиле с устройством АПСМН был размещен опытный образец системы отбора проб воздуха AirSENCE.

Коммуникация и информационно-просветительская деятельность

Канадская служба океанографических сетей предо­ставила МОСИКК платформу для распространения продукции среди внешних пользователей. Этот двуязычный (английский и французский языки) мете­орологический портал передавал данные приземных метеорологических наблюдений, прогнозы погоды и оповещения об опасности службам безопасности, организаторам Игр в Торонто и утвержденным спортивным федерациям.

Также был создан доступный для внешних поль­зователей и защищенный паролем веб-сайт http://ecpass.ca, чтобы представлять научные ини­циативы во время Игр в Торонто. Этот веб-сайт, известный под названием ECPASS (Environment

Canada Pan Am Science Showcase, Презентация панамериканских научных результатов Министерства по проблемам окружающей среды и изменения климата Канады), позволил получить доступ в реальном времени к данным нескольких научных инициатив.

ECPASS также служил в качестве центра коммуникации по вопросам научной деятельности, обеспечивая возможность для ежедневных публикаций в блоге и работу форума в реальном времени. Свыше 250 сообщений было опубликовано за период проведения тех и других Игр. С целью обеспечения работы портала для содействия в принятии решений, связанных с погодой, в период проведения Игр в Торонто, органы здравоохранении разработали приложение «Метеорологи­ческая и медицинская информация для управления оптимизацией решений» (ММИУОР).

Заключительные комментарии

В течение нескольких лет подготовки к Играм реализовано множество инноваций и процедур, необходимых для того, чтобы команды имели соответствующее оборудование и персонал. Проведено большое количество испытаний, необходимых для обеспечения оптимальной работы. Прогнозисты и лица, проводившие брифинги, должны были пройти подготовку, чтобы научиться пользоваться аппаратными и программными средствами для эффективного использования мас­сивов данных Mesonet, численных прогнозов погоды с высоким разрешением и продукцией модели качества воздуха, созданных в поддержку программы оповещения об опасных ситуациях для Игр в Торонто. Сюда же относилось планирование на случай непредвиденных обстоятельств, чтобы определить и документально обосновать аль­тернативный порядок действий для обслуживания в случае перебоев в работе ЦПШО или одного из двух пунктов проведения брифингов. Пять комплексных испытаний было проведено в период интенсивной эксплуатации (ПИЭ), чтобы проверить и убедиться в том, что все приборы, автоматизированные рабочие места и персонал готовы для проведения Игр.

Игры в Торонто дали возможность МОСИКК испытать новейшие стратегии мониторинга, прогностические модели, методы прогноза, процессы сбора данных и приложения для распределения данных. Возобновились и укрепились многолетние рабочие взаимосвязи с национальными и международными организациями. Отмечалось тесное сотрудничество между научно-исследовательскими и оперативными подразделениями Министерства по проблемам окружающей среды и изменению климата Канады, которое привело к созданию унифици­рованного массива данных, включавшего все данные мониторинга, прогнозов и моделей, использовавшихся во время Игр в Торонто. Этот массив данных надежно защищен и доступен для использования международным сообществом.

В целом, программа обслуживания, связанного с погодой, для Игр в Торонто имела большой успех, обеспечила МОСИКК новыми тех­ническими средствами и позволила понять, как более эффективно поддерживать крупное мероприятие. Команда, обслуживающая Игры в Торонто, преодолела многие трудности, некоторые из которых были ожидаемы, а некоторые возникли перед началом игр. Команда готова поделиться опытом и передовыми методами в решении сложных задач целевого обслуживания, связанного с предоставлением мелко­масштабной информации на основе использования систем прогноза и мониторинга с высоким разрешением.

Игры в Торонто дали возможность Министерству по проблемам окружающей среды и изменению климата Канады испытать новейшие стратегии мониторинга, прогностические модели, методы прогноза, процессы сбора данных и приложения для распределения данных.

Более подробную инфор­мацию заинтересованные стороны могут получить у г-на Мишеля Жана, гене­рального директора Канад­ского центра метеорологиче­ских прогнозов и прогнозов окружающей среды: michel.jean2@canada.ca

    Поделиться: